高等级公路路基的维护—桥头跳车沉降防治ppt课件.ppt

1 高等级公路维护技术 路基沉降与桥涵结构物沉降防治 2 路基沉陷是路基在其施工期和道路建成后经常出现的一种病害 原因 筑路材料不良 施工压实不够 地基承载力不足 3 道路桥头跳车问题是目前国内公路较常见的道路病害之一 第五节路基与桥梁等结构物差异沉降的防治 定义 所谓桥头跳车是指道路桥头处出现了台阶 一般来说 台阶是指桥台和路堤连接处沉降差达到了1cm以上 能使行车产生明显的颠簸不适 由于车辆荷载的作用 一般的台阶呈现中间低两边略高的形态 4 1 路基与桥台间形成台阶主要表现 局部沉降发生在台背与过渡段结合处 即最大沉降深度D距离桥台背很近 形成错台 路基整体下沉 差异沉降D达到一定值时 引起桥头跳车现象 病害特征 5 2 路面凹陷路面凹陷也是一种常见病害 主要是由于路堤或地基的不均匀沉降引起 外部表现特征是路基沉降不均匀 路面破坏严重 凹凸不平 此模式的主要特征是 1 过渡段内的路基沉降不均 路面出现凹陷 2 沉降的最大值距桥台有一定的距离 6 3 搭板断裂搭板断裂是用搭板法处理中产生的一种新病害 破坏特征主要表现为 1 路基发生不均沉降 搭板底部脱空 沿脱空区受力较大的方向发生断裂 2 枕梁部分及其以外的路基沉降较小 3 搭板较薄 不足以单独承受上部荷载 7 4 搭板与路堤形成纵向坡度差搭板在防止桥头跳车方面成功的实例很多 但也有不足之处 当路堤沉降较大或搭板长度不够 纵向坡差超过一定范围时 就会在搭板与路堤衔接处产生转角 形成 二次跳车 主要特征 1 路基整体沉降过大 2 搭板较短不足使桥台与路基的差异沉降平稳过渡 8 一 桥头跳车的危害 主要表现形式在桥台与路基的连接处 由于两边沉降量存在台阶 当车辆快速越过台阶时造成车辆的突跳与颠簸 主要危害 1 对行车安全和舒适度的影响 2 由跳车产生的冲击力会对路面 路基和桥梁结构物产生损坏 3 跳车的冲击力反过来影响车辆本身 4 跳车产生的振动和噪声的影响 5 加大养护费用 降低道路使用质量 9 二 桥头跳车的原因 1 刚柔过渡变形不一致 5 作业面不足 4 基底处理不当 3 材料选择不当 6 填筑方法不正确 2 设计不合理 7 管理不到位 8 其他原因 10 1 刚柔过渡变形不一致 图中可以看出 桥头引道与桥台结合处左右侧是两侧是不同性质路面体系 左侧是由桥台上部桥面层与刚性桥台组成的双层结构体系 属于刚性结构 自身压缩几乎为零 右侧为由路基 路面结构的多层结构体系 相对左侧而言属于柔性结构 因此在结构刚度上便产生了很大差异 沉降点左侧桥台的沉降只随地基的沉降而产生 由于桥台结构一般置于承载力高 变形小的持力层上 一般情况下地基沉降极小 而右侧一般填高3 6m 成型路基在自重作用下也会有一定的压缩变形 这样道路顶面的沉降则由路堤身压缩变形和地基沉降二部分组成 路面结构的压缩变形可忽略不计 路基的变形量大于台身的总沉降量时即形成了桥头台阶 这种由于桥梁和路堤结构物刚柔差异引起的台阶是不可避免的 11 2 设计不合理 设计中往往受造价的限制 压缩孔径 大河面 大沟壑采用小跨径 使桥涵构造物尺寸偏小 这就造成桥头路堤过长 过高 而大多处于排水不良 土质较弱的地基上 再加上设计中对桥下地基的地质研究的比较仔细 往往是将桥台基础置于承载能力较高的土层上 因此 沉降很小 而台后地基的地质情况是参考桥梁的地质柱状图推断的 往往有差异 加之碰到软土 难以彻底处理 这种路 桥在设计上的差距是客观存在的 12 3 台背回填材料选择不当 因台背填料含有水分 存在孔隙 在自重及车辆荷载作用下 孔隙逐渐压缩 在一定期限内产生压缩变形 因此 压缩沉降主要取决于填料性质 施工条件及台前 台背防护工程的设置情况 台背回填示意图 台后填土含水量大 13 4 基底处理不当 台背一般位于有河流地方 地下水位较高 多有软土 此类土天然含水量大于液限 天然孔隙比大 常含有机质 压缩性高 抗剪强度低 一旦受到扰动 自然结构易受破坏 强度就明显降低 桥头路基填筑高度较大 产生基底应力相对较大 在车辆荷载特别是超载作用下 更容易引起地基沉陷 且变形稳定历时往往持续多年 就是在一些稳定地基 在在车辆荷载特别是超载外荷载作用下 也难免出现地基沉陷 14 5 作业面不足 桥涵台背处结构形式较复杂如图位置有耳墙 围挡墙 另外很多单位为降低成本减小土方开挖数量 基坑开挖面积小 靠近台背50cm范围内不能使用压路机碾压等 耳墙 围挡墙 15 6 填筑方法不正确 16 7 施工管理不到位 当前一些施工队盲目追求高速度 没有严格按施工规程作业 台背填土速度过快 对地基造成扰动和破坏 没有充分时间固结 对台背挡土墙等构造物挤压力大 施工时没有按分层填筑 分层碾压 分层检测 三分法 施工 用料没有把好质量关 排水措施没有做好 压实度没有达到要求 这些人为因素使高填土引道不稳定 工后沉降大 且不均匀 这一点是造成跳车现象主要原因 17 8 导致桥头跳车的其他因素 路基与桥涵的连接部位 有些设计了接缝 有些是连续铺装 在使用中温缩等原因形成裂缝 这种接缝或裂缝一般竖向很深 雨水容易渗入 对路面结构层和土基产生冲刷和浸 造成粒料流失并增加了结构层与土基的含水量 降低路面刚度 冻胀 融沉的过程也加剧了桥头台阶的形成 18 三 缓解桥头跳车的技术措施 1放宽基底和放缓施工坡度 保证足够的作业面 2 处理好台背基础3 选择合适的填筑材料 4 加铺土工格栅 5 合理的施工机械组合6 严格施工过程控制 7 设置桥头搭板 19 三 缓解桥头跳车的技术措施 1 放宽基底和放缓施工坡度 保证足够的作业面 根据经验及规范要求确定适当的边坡坡底加宽量和相应的施工坡度 打坡道让压实设备进入基坑碾压 台背基础没有处理到位 20 三 缓解桥头跳车的技术措施 2 处理好台背基础 现在国内有换填法 超载预压 塑料排水板 粉喷桩复合地基等常用方法 台背填筑前基坑处理 21 三 缓解桥头跳车的技术措施 3 选择合适的填筑材料 填料宜选择级配良好的天然砂砾 碎石 透水性的砂土 填料最大粒径不能超过5cm 塑性指数必须小于12 填料的CBR值应大于8 不得采用泥质页岩 砂岩石渣和粉质土等强度低 水稳性差的填料进行台背回填 透水性较好的材料1 砂砾2 石灰土 5 7 22 4 加铺土工格栅 台背路基填土加筋的目的 减少路基与构造物之间的不均匀沉降 23 24 25 26 三 缓解桥头跳车的技术措施 5 合理的施工机械组合要保证台背回填 必须要配备相应的机械设备 比如小型的强夯机和重型光轮压路机 如果缺少了小型强夯机 靠近构造物50cm范围内的台背 光轮压路机很难压到 同时 压路机靠构造物太近会造成构造物的损坏 27 三 缓解桥头跳车的技术措施 6 严格施工过程控制 合理安排好施工计划 施工时符合规定 是有效减少桥头跳车关键 应遵循 开工早一点 工期长一点 控制好每层填筑厚度15 20cm 碾压遍数 并对每层填筑质量实施检测 特别是控制好压实度 严格履行工程自检 报验程序 28 三 缓解桥头跳车的技术措施 7 设置桥头搭板 用与防止桥端连接部分的沉降而采取的措施 它搁置在桥台或悬臂梁板端部和填土之间 随着填土的沉降而能够转动 车辆行驶时可起到缓冲作用 即使台背填土沉降也不至于产生凹凸不平 29 1 换填法 更换填料 采用EPS混凝土换填治理桥头跳车 五 桥头跳车台阶的修复 轻量土处理软基病害 主要利用其低密度降低路堤的自重 来达到提高地基的稳定性和减少地基沉降的目的 采取EPS轻质材料填筑路堤 则可以从根本上减少地基上覆荷载 从而解决地基沉降和桥头跳车问题 在各类轻量土中 利用EPS材料技术是最为广泛的一种 EPS ExpandedPolyStyrol 简称EPS 即为发泡聚苯乙烯 常称为泡沫塑料 低密度降低路堤自重EPS混凝土密度在1 0g cm3 1 3g cm3 只有一般填料的50 左右 采用EPS混凝土换填原有填料能大大降低路堤自重 自身压缩性小EPS混凝土材料由水泥胶结材料固化而成 具有混凝土性质 它不同于一般填料 不存在孔隙与压实度的问题 EPS混凝土还具有较高的抗压强度 在荷载的作用下 只有弹性压缩变形 无自身工后沉降问题 自立性减少对桥台的推力刚性降低刚柔突变 30 2 注浆法治理桥头跳车 注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素 对于不同填料和形态的路基 采用的注浆压力也不同 注浆压力的大小主要取决于路基的密实度 强度及初始应力 注浆法成本低 速度快 对环境影响小 可以提高桥头软地基的承载力 水泥用量少 可以适用于无法中断交通的桥头跳车治理施工中 是目前处治已建成公路桥头跳车较理想的方法之一 技术上可行 经济上也十分合理 注浆法还可广泛应用于处治高填方路基病害 软土地基加固 地